Перетворювач частоти

1. Перетворювач частоти, що містить два змішувачі, сигнальні входи яких з'єднані і є входом перетворювача, а гетеродинні входи є квадратурними один до одного, і багатофазний пристрій, який має два входи, що підключені до виходів змішувачів, який відрізняється тим, що багатофазний пристрій містить два елементи фазового зсуву, входи яких є входами пристрою, а виходи є квадратурними один до одного, і суматор, входи якого підключені до виходів елементів, а вихід є виходом перетворювача. 2. Перетворювач за п. 1, який відрізняється тим, що кожний з елементів фазового зсуву додатково 3 12062 4 За результатом, цей "дзеркальний" сигнал пофільтра ВЧ, що повинен бути на вході, із [4] не роджує перешкоду, що попадає на вихід перетвовідомо. Згідно з викладеним, автором поставлено зарювача ПЧ, бо має ту ж саму частоту ПЧ1 , що і дачу - спираючись на третій аналог, як на протосигнал (2). Для придушення цієї перешкоди на тип, запропонувати корисну модель перетворювавході супергетеродинного приймача, перед перетча, який не мав би недоліків відомих аналогів і ворювачем, стоїть смуговий фільтр ВЧ, настроєзабезпечував би перетворення сигналу ВЧ в сигний на частоту ВЧ1 . Він придушує цей "дзерканал ПЧ без фільтра ВЧ. Для реалізації цього автор льний" сигнал на вході, коли він ще має частоту використовує матеріали своєї статті: [5. Голуб В. Микросхемы ADF702x приемопеВЧ2 . редатчиков ПНМ (ISM) фирмы Analog Devices // Недоліком першого аналога є те, що на вході Chip News Украина, 2004, №6 (36), август 2004, перетворювача повинен бути фільтр (вхідний конс.54-58]. тур приймача), причому такий, що перестроюєтьВ статті [5], автором якої є заявник цієї заявки, ся, та й ще сумісно з контуром гетеродина. Для приведено схему, що є, як вказано в статті, схесучасних мобільних телефонів і, взагалі, для пормою перетворювача, яку припущено автором (котативної апаратури наявність таких фільтрів збіпія статті додається до матеріалів заявки). Вказальшує їх габарити. Тобто це є недоліком першого ний перетворювач, з деякими змінами та аналога. доповненнями, автор пропонує як корисну модель. Другим аналогом є також перетворювач висоЦе відповідає частині 6 статті 7 Закону України кої частоти в проміжну, але з іншим значенням "Про охорону прав на винаходи і корисні моделі", в частоти гетеродина. Якщо для першого аналога якій сказано, що розкриття автором інформації зі ВЧ1 0 , то для другого ВЧ2 0. строком не більше 12 місяців до подання заявки є Джерелом інформації є, по-перше, [1], а потаким, що допускається. друге: Згідно з поставленою задачею автором про[3. Довідкові дані (Data Sheet) фірми Analog понується: Devices (США) на мікросхему AD8342: Active 1. Перетворювач частоти, що містить два зміReceive Mixer LF to 500 MHz, Rev. 0, 2005 шувачі, сигнальні входи яких з'єднанні і є входом (www.analog.com)]. перетворювача, а гетеродинні входи є квадратурЗгідно з тим, що ними один до одного, і багатофазний пристрій, ВЧ2 0 , сигналом ПЧ який має два входи, що підключені до виходів змідругого аналога буде шувачів, який відрізняється тим, що багатофазний uПЧ2 ( t ) kU2 ( t ) cos ПЧ2t (8) 2(t) , пристрій містить два елементи фазового зсуву, де входи яких є входами пристрою, а виходи є квад(9) ратурними один до одного, і суматор, входи якого ПЧ2 0 ВЧ2 , підключені до виходів елементів, а вихід є вихоа сигнал ВЧ і його частота ВЧ2 - згідно з (6), дом перетворювача. (7). Фаза 2 ( t ) в (8) - зі знаком мінус, а спектр 2. Перетворювач за п.1, який відрізняється тим, що кожний з елементів фазового зсуву додатсигналу ПЧ, відповідно, є інверсним. Тобто це сигково споряджений другим виходом, що є квадранал, який для першого аналога є дзеркальним. А турним до першого виходу, а багатофазний придля другого аналога дзеркальним є сигнал, що для стрій додатково містить другий суматор, входи першого є основним. Другий аналог є різновидом якого підключені до других виходів елементів, а першого і має ті ж недоліки, що і перший аналог. вихід є другим виходом перетворювача. Третім аналогом є перетворювач "з низькою 3. Перетворювач за пп.1 або 2, який відрізняПЧ" (LOW-IF), який використовується в мікросхемі ється тим, що елементами фазового зсуву є всепADF7020 фірми Analog Devices. Джерело інфорропускаючі кола. мації: 4. Перетворювач за пп.1 або 2, який відрізня[4. Довідкові дані (Data Sheet) фірми Analog ється тим, що елементами фазового зсуву є смуDevices (США) на мікросхему ADF7020: High гові фільтри. Performance, ISM Band, FSK/ASK Transceiver 1C, 5. Перетворювач за пп.1 або 3, який відрізняRev. 0,2005 (www.analog.com)]. ється тим, що на виході перетворювача додатково В перетворювачі вказаної мікросхеми викорисвключений смуговий фільтр. товуються два змішувачі (перемножувачі) та так 6. Перетворювач за пп.2 або 3, який відрізнязваний "багатофазний" фільтр ПЧ (Polyphase IF ється тим, що на виходах перетворювача додатFilter) з квадратурними входом і виходом (I, Q). ково включені смугові фільтри. Цей фільтр є четвертого порядку з апроксимацією Перелік фігур: за Баттервортом, для fПЧ1=200кГц зі смугами часФіг.1. Показано структурну схему перетворю/ 2 , а діатот 100, 150 та 200кГц, де fПЧ1 ПЧ1 вача, який відповідає пп.1, 3 приведеного вище пазони ВЧ становлять 433 ... 464МГц та 862 ... опису перетворювача. На схемі: 928МГц. Дзеркальний сигнал придушується майже "х" - два змішувачі (перемножувачі); до - 30дБ. Перетворювач мікросхеми ADF7020 не "Ф 0", "Ф /2" - елементи фазового зсуву, потребує фільтра ВЧ на вході, але в [4], крім вкаодин - з фазовим зсувом, що дорівнює нулю, друзаних, нема інших даних про те, що являє собою гий - з зсувом /2; багатофазний фільтр ПЧ. Тобто відомо, що він є " " - суматор. фільтром ПЧ, а як він водночас виконує функцію 5 12062 На вході перетворювача - сигнал (1), для спрощення - з A(t)=1. Повторимо, що це сигнал з частотою ВЧ1 0 , для якого дзеркальний - з частотою ВЧ2 0. На виході першого змішувача cos ВЧ1t 1( t ) cos 0t 0.5 cos ПЧ1t 1( t ) 0.5 cos ( ВЧ1t 0 )t (10) 1( t ) , на виході другого cos ВЧ1t 1( t ) ( sin 0t ) 0.5 sin ПЧ1t 1( t ) 0.5 sin ( ВЧ1t 0 )t 1( t ) . (11) На виходах елементів фазового зсуву: 0.5 cos ПЧ1t 0.5 cos ПЧ1t 1( t ) 1( t ) 0.5 cos ( ВЧ1 0.5 cos ( ВЧ1 0 )t 1( t ) ; 0 )t (12) 1( t ) . (13) На виході суматора і, відповідно, перетворювача в цілому - сигнал, що дорівнює сумі двох сигналів (12), (13): cos ПЧ1t (14) 1( t ) . Це той сигнал, що треба отримати як результат перетворювання частоти. Перші складові сигналів (12), (13) в суматорі підсумовуються, а другі, з різними знаками, -компенсуються. Замість елементів фазового зсуву "Ф 0", "Ф /2" можуть бути також елементи "Ф /4", "Ф/4", тобто з фазовими зсувами /4, - /4, які теж є квадратурними (з різницею фаз /2). Результат буде аналогічний, за винятком того, що початкова фаза вихідного сигналу буде іншою. Але для перетворювання частоти це не має значення. Якщо елементи зсуву є водночас смуговими фільтрами (за п. 4), на їх виходах, замість (12), (13), - сигнали: 0.5 cos ПЧ1t (15) 1( t ) ; 0.5 cos ПЧ1t (16) 1( t ) , а вихідним сигналом - той самий сигнал (14). Фіг.2. Показано ту ж саму структурну схему перетворювача, що і на Фіг.1 (за пп.1, 3), але на вході перетворювача - "дзеркальний" сигнал (6) ВЧ2 0 (теж, для спрощення, з А(t)=1). На виході першого змішувача (перемножувача) cos ВЧ2t 2 ( t ) (cos 0t ) 0.5 cos ПЧ2t 2 ( t ) 0.5 cos ( ВЧ2 0 )t 2(t) , 0 )t 2(t) . (17) на виході другого cos ВЧ2t 2 ( t ) ( sin 0t ) 0.5 sin ПЧ2t 2 ( t ) 0.5 sin ( ВЧ2 (18) На виходах елементів фазового зсуву: 0.5 cos ПЧ2t 2(t) 0.5 cos ( ВЧ2 0 )t 2(t) ; (19) (20) А на виході суматора і, відповідно, перетворювача в цілому буде сигнал, що дорівнює сумі двох сигналів (19), (20). Ця сума дорівнює нулю: "дзеркальний" сигнал "не проходить". Як і на Фіг.1, замість елементів "Ф 0", "Ф /2" можуть бути елементи "Ф /4", "Ф - /4". Якщо елементи зсуву є водночас смуговими фільтрами (за п.4), на їх виходах, замість (19), (20), - сигнали: 0.5 cos ПЧ2t 2(t) 0.5 cos ( ВЧ2 0 )t 2(t) . 6 0.5 cos ПЧ2t 2(t) ; (21) 0.5 cos ПЧ2t (22) 2(t) , які теж компенсуються у суматорі. "Дзеркальний" сигнал теж "не проходить". Фіг.3, 4. Показано структурну схему перетворювача (за пп.1, 4), в якому, на відміну від перетворювача на Фіг.1, 2, основний сигнал - з частотою ВЧ2 0 , для якого дзеркальним є сигнал з частотою ВЧ1 0 . Для реалізації сказаного в перетворювачі (Фіг.3, 4) замість сигналу " sin 0 t" використовується " sin 0 t" . Крім того, перетворювач показаний з елементами зсуву, що є смуговими фільтрами (за п.4). За результатом, сигнал з частотою перетворюється, а з частотою ВЧ2 0 ВЧ1 0 придушується. Як і на Фіг.1, 2, замість елементів "ПФ 0", "ПФ /2" можуть бути елементи "ПФ /4", "ПФ - /4", тобто з фазовим зсувом, що є кратним /4. Фіг.5, 6. Показано структурну схему перетворювача, який є розвитком перетворювача на Фіг.1, 2 та відповідає пп.2, 3 опису. Елементи фазового зсуву доповнені другим, квадратурним, виходом, і до багатофазного пристрою введений другий суматор, який підключений до цих других виходів елементів. Вихід другого суматора є другим виходом перетворювача. За результатом, перетворювач має два виходи, що є в квадратурі. На Фіг.5, 6 показано проходження сигналу з частотою ВЧ1 0 і придушення дзеркального сигналу з частотою ВЧ2 0 . На Фіг.1, ... 4 елементи фазового зсуву можуть бути з кратністю фазового зсуву /4 між собою. Таким же чином, виходи кожного з елементів фазового зсуву на Фіг.5, 6 теж можуть мати фазовий зсув із кратністю /4. Фіг.7, 8. Показано структурну схему перетворювача, який є розвитком перетворювача на Фіг.3, 4 та відповідає п.2, 4 опису. Елементи фазового зсуву (фільтри), як і на Фіг.5, 6, доповнені другим, квадратурним, виходом, і до багатофазного пристрою теж введено другий суматор, який підключено до цих других виходів елементів. Вихід другого суматора є другим виходом перетворювача. За результатом, перетворювач, як і на Фіг.5, 6, має два виходи, що є в квадратурі. На Фіг.7, 8 показано проходження сигналу з частотою ВЧ2 0 і придушення дзеркального сигналу з частотою ВЧ1 0 . Як і на Фіг.1, ... 6, елементи фазового зсуву можуть бути з кратністю фазового зсуву /4. На Фіг.1, ... 8, для їх спрощення, не показані смугові фільтри ПЧ, що передбачені за пп.5, 6. Фільтри можуть бути включені на виході перетворювача (після суматора). Щодо суматора. Якщо елементи фазового зсуву є джерелами струму (з великим вихідним опором), вони можуть бути підключені безпосередньо до наступного кола (наприклад, до вихідного 7 12062 8 фільтра ПЧ або до зовнішнього навантаження), викладки підтверджують принципову можливість її якщо воно має низький вхідний опір. Таке коло здійснення. По-друге, корисна модель містить запідключення є суматором. гальновідомі компоненти, в тому числі - елементи Підкреслимо, що для перетворювання ВЧ в ПЧ фазового зсуву з квадратурним виходом. Це, набез фільтра ВЧ необхідною є наявність, по-перше, приклад, - всепропускаюче фазорозщепляюче квадратурного зсуву складових сигналу гетеродиколо (фільтр), описане в [6], яке може бути викона і, по-друге, квадратурного зсуву як між елеменристане незалежно або сумісно із смуговим або тами зсуву, так і між їх двома виходами. Щодо поіншім фільтром: чаткових значень фаз усіх трьох квадратур, то [6. Мошиц Г., Хорн П. Проектирование активвони впливають на початкову фазу вихідного сигных фильтров / Пер. с англ. - М.: Мир,. 1984 (Разналу. дел 6.8. Простая фазовая модель для настройки Відомості, які підтверджують можливість здійактивных фильтров, с.109-114)]. снення корисної моделі. По-перше, математичні 9 12062 10 11 Комп’ютерна верстка В. Мацело 12062 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601